生物化学与分子生物学学习指导与习题集

《简明生物化学与分子生物学》学习指导与习题集第一部分生物大分子第一章蛋白质[学习目标]1、掌握：氨基酸和肽的基本结构、蛋白质的结构与功能。2、熟悉：蛋白质分离纯化的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及原理。3、了解：蛋白质一级结构的测定方法，蛋白质的结构与功能的关系；生理活性肽。[学习内容纲要]1、氨基酸的结构与性质2、肽键3、生理活性肽4、蛋白质分离和纯化的方法及原理5、蛋白质的结构与功能√[学习要点]第一节、氨基酸的结构与性质1．氨基酸的概念：氨基酸(aminoacid)是蛋白质分子的基本结构单位。构成蛋白质分子的氨基酸共有20种，这些氨基酸都是L-构型的α-氨基酸。2．氨基酸分子的结构通式：3、氨基酸分类：按带电荷情况可分为三类：①侧链不带电荷氨基酸：非极性中性氨基酸(8种)（Ala、Val、Leu、Ile、Met、Pro、Phe、Trp）；极性中性氨基酸(7种)（Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、Gln）；②带负电荷氨基酸2种（酸性氨基酸Asp、Glu）；③带正电荷氨基酸3种（碱性氨基酸His、Arg、Lys）。4、氨基酸构型（结构特点）：构成蛋白质分子的20种氨基酸，除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-α-氨基酸。5、氨基酸的等电点氨基酸不带电荷时，溶液的pH值称为该氨基酸的等电点，以pI表示。氨基酸不同，其等电点也不同。也就是说，等电点是氨基酸的一个特征值。6、氨基酸的茚三酮反应如果把氨基酸和茚三酮一起煮沸，除脯氨酸和羟脯氨酸显黄色外，其它氨基酸都显深浅不同的紫色。氨基酸与茚三酮的反应，在生化中是特别重要的，因为它能用来定量测定氨基酸。7、非蛋白质氨基酸除了蛋白质中常见的20种氨基酸及相应的衍生氨基酸外，还有200多种氨基酸以游离或结合的形式存在于生物界，但并不是蛋白质的组成成分，这些氨基酸统称为非蛋白质氨基酸，如β-丙氨酸，鸟氨酸等。第二节、肽键：1、肽键: 一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基以共价键偶联形成肽，其间的化学键称为肽键(peptidebond)，也叫酰胺键(-CO-NH-)。2、氨基酸残基：氨基酸分子在参与形成肽键之后，由于脱水而结构不完整，称为氨基酸残基。每条多肽链都有两端：即自由氨基端(N端)与自由羧基端(C端)，肽链的方向是N端→C端。3、肽键平面(肽单位)：肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转；组成肽键的四个原子及其相邻的两个α碳原子处在同一个平面上，为刚性平面结构，称为肽键平面。4、肽（peptide）是氨基酸通过肽键相连的化合物。肽按其组成的氨基酸数目为2个、3个和4个等不同而分别称为二肽、三肽和四肽等，多肽和蛋白质的区别是多肽中氨基酸残基数较蛋白质少，一般少于50个，而蛋白质大多由100个以上氨基酸残基组成，但它们之间在数量上也没有严格的分界线。第四节、蛋白质的分离和纯化1、蛋白质的分离、提纯一般程序：一般的蛋白质需要在细胞破碎后用适当溶剂（如水、稀盐溶液、缓冲液等）将蛋白质溶解出来，再用离心法除去不溶物得到含有目的物的粗抽提液。从总体上来讲，分离纯化蛋白质在对材料进行前处理后需要用沉淀法进行初步分离，之后再以层析或电泳法得到所需的蛋白质产物。（1）前处理：细胞破碎、离心；（2）初分离：沉淀法；（3）精制：层析、电泳。在提纯蛋白质过程中需要在每一步检测蛋白质（酶）的存在及提纯的情况，即建立蛋白质定量检测方法。2、盐析：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以破坏蛋白质的胶体性质，使蛋白质从溶液中沉淀析出，称为盐析。常用的中性盐有：硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等。蛋白质的等电点概念：蛋白质分子所带正、负电荷相等时溶液的pH值称为蛋白质的等电点。pH值在等电点以上，蛋白质带负电，在等电点以下，则带正电。溶液的pH在蛋白质的等电点处蛋白质的溶解度最小。蛋白质的有机溶剂沉淀：凡能与水以任意比例混合的有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可引起蛋白质沉淀。3、层析：利用混合物中各组分理化性质的差异，在相互接触的两相（固定相与流动相）之间的分布不同而进行分离。主要有：（1）离子交换层析原理：根据被分离物蛋白质分子所带电荷不同，使用不同离子交换剂，将蛋白质分子分离开；（2）凝胶过滤层析原理：凝胶过滤也叫分子筛层析。它主要是利用具有网状结构的凝胶的分子筛作用，根据被分离物蛋白质分子的大小不同来进行分离的。其中凝胶层析可用于测定蛋白质的分子量。（3）亲和层析原理：利用蛋白质分子与其它生物分子间所具有的专一性亲和力而 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的层析技术。4、电泳原理：蛋白质分子在高于或低于其pI的溶液中带净的负或正电荷，因此在电场中可以移动。电泳迁移率的大小主要取决于蛋白质分子所带电荷量以及分子大小。SDS-PAGE电泳原理：SDS-PAGE是一种电泳方式，该法是采用去污剂即十二烷基磺酸钠使蛋白质变性后进行的一种电泳（SDS:十二烷基磺酸钠SodiumdodecylSulfate;PAGE:聚丙烯酰铵凝胶电泳polyacrylamidegelelectrophoresis）。（1）绝大多数蛋白质都能与SDS分子结合，由于SDS带有负电荷，大量的SDS负电荷屏蔽了蛋白质本身所具有的电荷，因此经SDS处理后的蛋白质都具有负电荷，向正极移动。（2）SDS-PAGE完全是基于凝胶过滤效应分离蛋白质，不同分子量的蛋白质形成不同的区带。（3）此外，由于SDS干扰了蛋白质亚基间疏水相互作用，所以在SDS-PAGE中多亚基蛋白质分离成单亚基形式存在。在凝胶上蛋白质的迁移率与分子量的对数呈线性关系，因此，可用该法测定蛋白质的分子量，其准确率为5～10%。5．超速离心：利用物质密度的不同，经超速离心后，分布于不同的液层而分离。超速离心也可用来测定蛋白质的分子量，蛋白质的分子量与其沉降系数S成正比。6．透析：利用透析袋膜的超滤性质，可将大分子物质与小分子物质分离开。第五节、蛋白质的结构与功能：一、蛋白质的生物功能：生物催化、机械支撑作用、运输与贮存、协调、免疫保护、生长与分化调控、细胞信号转导、物质跨膜运输、电子传递等。二、蛋白质的分子结构：可为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。一级结构为线状结构，二、三、四级结构为空间结构。蛋白质分子的一级结构是形成空间结构的物质基础.1．一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键是肽键。蛋白质的一级结构决定其空间结构。2．二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，借氢键维系。二级结构是肽链的局部空间结构，它是蛋白质复杂空间结构形成的基础，因此也称为构象单元。主要有以下几种类型：⑴α-螺旋：其结构特征为：①主链骨架围绕中心轴盘绕形成右手螺旋；②螺旋每上升一圈是3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm；③相邻螺旋圈之间形成许多氢键；④侧链基团位于螺旋的外侧。⑵β-折叠：其结构特征为：①若干条肽链或肽段平行或反平行排列成片；②所有肽键的C=O和N—H形成链间氢键。⑶无规卷曲：主链骨架无规律盘绕的部分。蛋白质的超二级结构和结构域在蛋白质（特别是球状蛋白）的结构中，经常会出现两个或几个二级结构单元被连接起来，进一步组合成有特殊的几何排列的局域空间结构，这些局域空间结构称为超二级结构（Supersecondarystructure），或简称模体（Motif）。超二级结构可以视为是处于二级结构与三级结构之间的一个结构层次。现在已知的超二级结构有3种基本的组合形式：αα，βαβ，ββ。多肽链还会在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，称为结构域（Structuraldomain）。对于一些简单的球状蛋白分子来说，它还可能是一个独立的功能单位或功能域（functionaldomain）。3．三级结构：结构域、二级结构、超二级结构的多肽链在空间进一步协同盘曲、折叠，形成包括主链、侧链在内的专一排布，这就是蛋白质的三级结构（Tertiarystructure）。对于一些较小的蛋白质分子，三级结构就是它的完整三维立体结构；而对于大的蛋白质分子，则需要通过三级结构单位的进一步组织才能形成完整分子。其维系键主要是非共价键（次级键）：氢键、疏水键、范德华力、离子键等，也可涉及二硫键。4．四级结构：亚基的概念：亚基是指参与构成蛋白质四级结构的而又具有独立三级结构的多肽链。四级结构的概念：含两条以上肽链的蛋白质分子，每条肽链彼此以非共价键相结合，这些肽链称为亚基（Subunit）。通过非共价键形成大分子体系时，亚基间的组合方式称为蛋白质分子的四级结构（Quaternarystructury）。其维系键为非共价键。一般来说，单独存在的亚基并没有完整的生物活性，只有具有完整的四级结构的寡聚体才具有生物活性。维持蛋白质空间结构的作用力维持蛋白质空间结构的作用力主要是弱的相互作用称非共价键或次级键，包括氢键、范德华力、静电作用、疏水作用等。其中以氢键和疏水作用是维持蛋白质空间结构的最重要因素。三、蛋白质一级结构的测定：蛋白质一级结构的测定1、多肽链蛋白质一级结构的测定以胰岛素为例sA链s           sB链测定步骤：（1）测定蛋白质分子中多肽链的数目（2）多肽链的分离及降解（3）肽段的分离和顺序 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 （4）二硫键－S－S－定位。2、单肽链蛋白质的氨基酸顺序分析，即蛋白质一级结构的测定，主要有以下几个步骤：（1）分离纯化蛋白质，得到一定量的蛋白质纯品；（2）完全水解，测定蛋白质的氨基酸组成；（3）分析蛋白质的N-端和C-端氨基酸；（4）将蛋白质处理为若干条肽段,采用特异性的酶（如胰凝乳蛋白酶）或化学试剂（如溴化氰）；(5)分离纯化单一肽段；(6)测定各条肽段的氨基酸顺序。一般采用Edman降解法，用异硫氰酸苯酯进行反应，将氨基酸降解后，逐一进行测定；(7)至少用两种不同的方法处理蛋白质，分别得到其肽段的氨基酸顺序；(8)将两套不同肽段的氨基酸顺序进行比较，以获得完整的蛋白质分子的氨基酸顺序。四、蛋白质的理化性质：1．蛋白质的变性：蛋白质在某些理化因素的作用下，其特定的空间结构被破坏而导致其理化性质改变及生物活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性。引起蛋白质变性的因素有：高温、高压、电离辐射、超声波、紫外线及有机溶剂、重金属盐、强酸强碱等。绝大多数蛋白质分子的变性是不可逆的。复性(renaturation)：当无活性的伸展的蛋白质进入有利于折叠的最适环境里，则伸展的肽链就会自动折叠成天然的折叠肽，并恢复全部的活性，称为复性。2．两性解离与等电点：蛋白质分子中仍然存在游离的氨基和游离的羧基，因此蛋白质与氨基酸一样具有两性解离的性质。蛋白质分子所带正、负电荷相等时溶液的pH值称为蛋白质的等电点。3．蛋白质的紫外吸收：蛋白质分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸残基对紫外光有吸收，以色氨酸吸收最强，最大吸收峰为280nm。4．蛋白质的胶体性质：蛋白质具有亲水溶胶的性质。蛋白质分子表面的水化膜和表面电荷是稳定蛋白质亲水溶胶的两个重要因素。第一章蛋白质[习题]√一、名词解释1、肽键(peptidebond)2、蛋白质的等电点(isoelectricpointofprotein)：3、蛋白质的变性(denaturationofprotein)4、亚基(subunit)5、盐析6、离子交换层析7、凝胶过滤层析8、亲和层析9、电泳10、氨基酸11、蛋白质的紫外吸收12、氨基酸的茚三酮反应√二、填空题1、组成蛋白质的元素有_______、______、______、______。含量恒定的元素是______，其平均含量为______。2、蛋白质结构的基本单位是______，结构通式为______ 。3、肽是氨基酸与氨基酸之间通过______相连的化合物。4、蛋白质的二级结构形式有______、______、______、______。5、维持蛋白质空间构象的非共价键有______、______、______、______。7、氨基酸在等电点(PI)时，以______离子形式存在，在PH>PI时以______离子存在，在PH<PI时，以______离子形式存在。8、氨基酸与茚三酮的反应，除脯氨酸和羟脯氨酸显黄色外，其它氨基酸都显______。在生化中是特别重要的，因为它能用来定量测定______。9、酸性氨基酸基酸有______、______；碱性氨基酸有______、______、______。含巯基的氨基酸是______。√三、单项选择题1．有一混合蛋白质溶液，各种蛋白质的pI分别为4.6、5.0、5.3、6.7、7.3。电泳时欲使其中4种泳向正极，缓冲液的pH应该是()A．5.0  B．4.0  C．6.0 D．7.0 E．8.02．蛋白质分子引起280nm光吸收的最主要成分是()A．肽键B．半胱氨酸的-SH基C．苯丙氨酸的苯环D．色氨酸的吲哚环E．组氨酸的咪唑环3．含芳香环的氨基酸是()A．Lys B．Tyr C．Val D．Ile E．Asp4．变性蛋白质的特点是()A．黏度下降  B．丧失原有的生物活性 C．颜色反应减弱D．溶解度增加 E．不易被胃蛋白酶水解5．蛋白质变性是由于()A．蛋白质一级结构改变 B．蛋白质空间构象的改变C．辅基的脱落 D．蛋白质水解 E．以上都不是6．以下哪一种氨基酸不具备不对称碳原子()A．甘氨酸 B．丝氨酸 C．半胱氨酸 D．苏氨酸 E．丙氨酸7．下列有关蛋白质β折叠结构的叙述正确的是（）A．β折叠结构为二级结构 B．肽单元折叠成锯齿状　C．β折叠结构的肽链较伸展D．若干肽链骨架平行或反平行排列，链间靠氢键维系　E．以上都正确8．可用于蛋白质定量的测定方法有（）Ａ．盐析法 Ｂ．紫外吸收法 C．层析法 D．透析法 E．以上都可以9．维系蛋白质一级结构的化学键是（）A．氢键 B．肽键 C．盐键 D．疏水键 E．范德华力10．天然蛋白质中不存在的氨基酸是（）A．半胱氨酸 B．瓜氨酸 C．羟脯氨酸 D．蛋氨酸 E．丝氨酸11．蛋白质多肽链书写方向是（）A．从3端到5端  B．从5端到3端  C．从C端到N端D．从N端到C端  E．以上都不是12．血浆蛋白质的pI大多为pH5～6，它们在血液中的主要存在形式是（）A．兼性离子　B．带负电荷　C．带正电荷　D．非极性分子　E．疏水分子13．蛋白质分子中的α螺旋和β片层都属于（）A．一级结构 B．二级结构 C．三级结构 D．域结构 E．四级结构14．α螺旋每上升一圈相当于氨基酸残基的个数是（）A．4.5 B．3.6　　C．3.0 D．2.7 E．2.515．下列含有两个羧基的氨基酸是（）A．缬氨酸 B．色氨酸 C．赖氨酸 D．甘氨酸 E．谷氨酸16．组成蛋白质的基本单位是（）A．L-α-氨基酸 　B．D-α-氨基酸  C．L，β-氨基酸D．L，D-α氨基酸　 E．D-β-氨基酸17．维持蛋白质二级结构的主要化学键是（）A．疏水键 B．盐键 C．肽键 D．氢键 E．二硫键18．蛋白质分子的β转角属于蛋白质的（）A．一级结构 B．二级结构 C．结构域 D．三级结构 E．四级结构19．关于蛋白质分子三级结构的描述错误的是（）A．具有三级结构的多肽链都具有生物学活性B．天然蛋白质分子均有这种结构C．三级结构的稳定性主要由次级键维系D．亲水基团多聚集在三级结构的表面E．决定盘曲折叠的因素是氨基酸序列20．有关血红蛋白(Hb)的叙述正确的是（）A．可以与氧结合　 B．含铁　 C．含辅基的结合蛋白D．具有四级结构形式　 E．以上都正确21．具有四级结构的蛋白质特征是（）A．分子中必定含有辅基B．四级结构在三级结构的基础上，多肽链进一步折叠、盘曲形成C．依赖肽键维系四级结构的稳定性D．每条多肽链都具有独立的生物学活性E．由两条或两条以上的多肽链组成22．关于蛋白质的四级结构正确的是（）A．一定有多个不同的亚基 B．一定有多个相同的亚基C．一定有种类相同，而数目不同的亚基数 D．一定有种类不同，而数目相同的亚基E．亚基的种类，数目都不一定相同23．蛋白质的一级结构及高级结构决定于（）A．亚基 B．分子中盐键 C．氨基酸组成和顺序　D．分子内部疏水键 E．分子中氢24．蛋白质的等电点是（）A．蛋白质溶液的pH等于7时溶液的pHB．蛋白质溶液的PH等于7.4时溶液的pHC．蛋白质分子呈负离子状态时溶液的pHD．蛋白质分子呈正离子状态时溶液的pHE．蛋白质的正电荷与负电荷相等时溶液的pＨ25．蛋白质溶液的主要稳定因素是（）A．蛋白质溶液的黏度大 B．蛋白质在溶液中有“布朗运动”C．蛋白质分子表面带有水化膜和同种电荷 D．蛋白质溶液有分子扩散现象E．蛋白质分子带有电荷26．血清在饱和硫酸铵状态下析出的蛋白质是（）A．纤维蛋白原 B．球蛋白 C．拟球蛋白 D．清蛋白 E．β球蛋白27.胰岛素分子A链与B链交联是靠（）A．疏水键　B．盐键 　C．氢键　D．二硫键　E．范德华力√四、多项选择题1．关于蛋白质的组成正确的有（ ）A．由C，H，O，N等多种元素组成  B．含氮量约为16％C．可水解成肽或氨基酸  D．由α-氨基酸组成  E．含磷量约为10％2．蛋白质在280nm波长处的最大光吸收是由下列哪些结构引起的（ ）A．半胱氨酸的巯基  B．酪氨酸的酚基 C．色氨酸的吲哚基D．组氨酸的异吡唑基 E．精氨酸的胍基3．关于蛋白质中的肽键哪些叙述是正确的（ ）A．比一般C—N单键短 B．具有部分双键性质C．与肽键相连的氢原子和氧原子呈反式结构D．肽键可自由旋转 E．比一般C—N单键长4．蛋白质的α螺旋结构（ ）A．多肽链主链骨架＞C=O基氧原子与＞N－H基氢原子形成氢键  B．脯氨酸和甘氨酸对α螺旋的形成无影响C．为右手螺旋 D．每隔3.6个氨基酸残基上升一圈E．侧链R基团出现在螺旋圈内5．关于蛋白质结构的叙述正确的有（ ）A．蛋白质的一级结构是空间结构的基础B．亲水氨基酸侧链伸向蛋白质分子的表面C．蛋白质的空间结构由次级键维持D．有的蛋白质有多个不同结构和功能的结构域E．所有蛋白质都有一、二、三、四级结构6．关于蛋白质变性的叙述哪些是正确的（ ）A．尿素引起蛋白质变性是由于特定的肽键断裂B．变性是由于二硫键和非共价键破坏引起的C．变性都是可逆的 D．变性蛋白质的理化性质发生改变E．变性蛋白质的空间结构并无改变7．下列哪些方法基于蛋白质的带电性质（ ）A．电泳 B．透析和超滤 C．离子交换层析 D．凝胶过滤 E．超速离心8．已知卵清蛋白pI=4.6，β乳球蛋白pI=5.2，糜蛋白酶原pI=9.1，上述蛋白质在电场中的移动情况为（ ）A．缓冲液pH为7.0时，糜蛋白酶原向阳极移动，其他两种向阴极移动B．缓冲液pH为5.0时，卵清蛋白向阳极移动，其他两种向阴极移动C．缓冲液pH为9.1时，糜蛋白酶原在原地不动，其他两种向阳极移动D．缓冲液pH为5.2时，β乳球蛋白在原地不动，卵清蛋白向阴极移动，糜蛋白酶原移向阳极E．缓冲液pH为5.0时，卵清蛋白向阴极移动，其他两种向阳极移动9．蛋白质处于pH等于其pI的溶液时，蛋白质分子解离状态可为（ ）Ａ．蛋白质分子解离为正、负离子的趋势相等，为兼性离子Ｂ．蛋白质的净电荷为零 　Ｃ．具有相等量的正离子和负离子Ｄ．蛋白质分子处于不解离状态 　Ｅ．蛋白质分子解离带同一种电荷10．组成人体蛋白质的氨基酸（ ）A．都是α-氨基酸 B．都是β-氨基酸 C．除甘氨酸外都是D系氨基酸D．除甘氨酸外都是L系氨基酸  E．L系和D系氨基酸各半11．属于蛋白质二级结构的有（ ）Ａ．α螺旋 Ｂ．β折叠 Ｃ．β转角 Ｄ．亚基 Ｅ．无规卷曲12．含羟基的氨基酸有（ ）Ａ．苏氨酸　Ｂ．丝氨酸　Ｃ．赖氨酸　Ｄ．酪氨酸　Ｅ．半胱氨酸√五、问答题√1、蛋白质含氮量平均为多少?为何能用蛋白质的含氮量表示蛋白质的相对含量?如何计算?2、自然界中组成蛋白质的氨基酸有多少种?如何进行分类?√4、何谓蛋白质的一级结构(primary structureofprotein)?4、蛋白质的二级结构(secondarystructureofprotein)?蛋白质的二级结构主要有哪些形式?5、何谓蛋白质的三级机构(Tertiarystructureofprotein)?维系蛋白质三级结构的化学键有哪些?6、何谓蛋白质的四级结构(Quaternarystructureofprotein)?√7、蛋白质的分离、提纯一般程序第一章蛋白质[习题参考答案]一、名词解释1、肽键(peptidebond)：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基以共价键偶联形成肽，其间的化学键称为肽键(peptidebond)，也叫酰胺键(-CO-NH-)。2、蛋白质的等电点(isoelectricpointofprotein)：蛋白质所带正负电荷相等时的溶液pH值。3、蛋白质的变性(denaturationofprotein)：蛋白质在某些理化因素的作用下，其特定的空间结构被破坏而导致其理化性质改变及生物活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性。4、亚基(subunit)：含两条以上肽链的蛋白质分子，每条肽链彼此以非共价键相结合，这些肽链称为亚基（Subunit）。亚基间的组合方式称为蛋白质分子的四级结构（Quaternarystructury）。一般来说，单独存在的亚基并没有完整的生物活性，只有具有完整的四级结构的寡聚体才具有生物活性。5、盐析：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以破坏蛋白质的胶体性质，使蛋白质从溶液中沉淀析出，称为盐析。6、离子交换层析：根据被分离物蛋白质分子所带电荷不同，使用不同离子交换剂，将蛋白质分子分离开。7、凝胶过滤层析：凝胶过滤也叫分子筛层析。它主要是利用具有网状结构的凝胶的分子筛作用，根据被分离物蛋白质分子的大小不同来进行分离的。8、亲和层析：利用蛋白质分子与其它生物分子间所具有的专一性亲和力而设计的层析技术。9、电泳：蛋白质分子在高于或低于其pI的溶液中带净的负或正电荷，因此在电场中可以移动。电泳迁移率的大小主要取决于蛋白质分子所带电荷量以及分子大小。因此，电泳方法可分析蛋白质的纯度，纯化带有不同电荷的蛋白质分子。二、填空题1、C、H、O、N；N；16%2、氨基酸3、肽键4、α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲5、疏水作用、盐键、氢键、范德华力7、中性、带负电的阴、带正电荷的阳8、紫色、氨基酸9、谷氨酸、天冬氨酸；精氨酸、赖氨酸、组氨酸；半胱氨酸三、选择题（每小题1分）1．D2．D3．B4．B5．B6．A7．E8．B9．B10．B11．D12．B13．B4．B15．E16．A17．D18．B19．A20．E21．E22．E23．C24．E25．C26．D27．D四、多项选择题（每小题1分）1．ABCD2．BC3．ABC4．ACD5．ABCD6．BD7．AC8．BC9．AB10．AD11．ABCE12．ABD四、问答题1、16%。各种来源的蛋白质含氮量基本恒定。每克样品含氮克数╳6.25╳100=100克样品蛋白质含量（g%）2、20种。根据侧链的结构和性质分为4类：①极性、中性氨基酸；②酸性氨基酸③碱性氨基酸④非极性、疏水性氨基酸。3、指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。4、二级结构，即多肽链骨架的局部空间结构主要形式和特征有：α-螺旋：多肽链盘绕形成右手螺旋，每圈含3.6氨基酸残基，螺距0.54nm,相邻两圈螺旋间形成氢键且与螺旋长轴平行。β-折叠：多肽链相对伸展，肽单元折叠成锯齿状，两条以上肽链顺向或反向平行排列，通过氢键联系成片层结构。β-转角：发生在多肽链进行180度转折处，由4个氨基酸构成，氢键维系。无规卷曲；无确定规律的肽段。5、三级结构，即整个肽链的折叠情况，包括侧链的排列，也就是蛋白质分子的空间结构或三维结构。通过疏水作用、盐键、氢键、VanderWaals力维系。6、寡聚蛋白（由2个或2个以上独立具有三级结构多肽链组成的蛋白质）中亚基的空间排布和相互作用。】7、蛋白质分离、提纯的一般程序：一般的蛋白质需要在细胞破碎后用适当溶剂（如水、稀盐溶液、缓冲液等）将蛋白质溶解出来，再用离心法除去不溶物得到含有目的物的粗抽提液。从总体上来讲，分离纯化蛋白质在对材料进行前处理后需要用沉淀法进行初步分离，之后再以层析或电泳法得到所需的蛋白质产物。（图1-6）（1）前处理：先将细胞破碎，用适当溶剂将蛋白质溶解出来，离心除去不溶物；（2）初分离：沉淀法；盐析、等电点沉淀（3）精制：层析法：离子交换层析凝胶过滤层析亲和层析电泳法。第二章核酸[学习目标]1、掌握：核酸、核苷酸的结构与功能。2、熟悉：核酸的理化性质。3、熟悉：核酸的含量测定方法。[学习内容纲要]1、核酸的结构与功能2、DNA的结构和功能3、RNA的结构与功能4、核酸的重要理化性质√[学习要点]第一节核酸的结构与功能生物界的核酸有两大类，即脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）和核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）。核酸由碳、氢、氧、氮、磷元素组成。这两类核酸是生物体遗传的物质基础。DNA携带遗传物质，决定细胞和个体的基因型。RNA则参与细胞内DNA遗传信息的表达。在某些病毒中，RNA也可携带遗传信息。1、核苷酸的组成（一）碱基核酸分子中有两类碱基：嘌呤碱和嘧啶碱。嘌呤碱主要有腺嘌呤（adenine，A）和鸟嘧啶（guanine，G）；嘧啶碱主要有胞嘧啶（cytosine，C）、尿嘧啶（uracil，U）和胸腺嘧啶（thymine，T）。这五种碱基在核酸中广泛存在，称基本碱基。（二）戊糖：核苷酸中的戊糖主要有两种，即D-核糖（D-ribose）和D-2脱氧核糖（D-2-deoxyribose）。由此构成的核苷酸也分为核糖核苷酸与脱氧核糖核酸两大类。DNA和RNA的区别在于：DNA分子中含有胞嘧啶、胸腺嘧啶，不含尿嘧啶，戊糖为2-D-脱氧核糖；RNA分子中含有胞嘧啶、尿嘧啶，不含胸腺嘧啶，戊糖为D-戊糖。（三）核苷核苷（nucleoside）是由碱基与戊糖缩合形成的化合物。其中碱基与戊糖的连接部位不同：嘧啶核糖核苷中为β-N1-糖苷键，嘌呤核糖核苷中为β-N9-糖苷键，碱基与核糖缩合形成核糖核苷，与脱氧核糖缩合形成脱氧核糖核苷。如腺嘌呤与核糖缩合生成腺嘌呤核苷，简称腺苷，其它核苷可依此命名：腺嘌呤核苷（腺苷），胞嘧啶核苷（胞苷），腺嘌呤脱氧核苷（脱氧腺苷），胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷）。（四）核苷酸核苷分子中戊糖环上的羟基磷酸化，形成核苷酸(nucleotide)，也可称为磷酸核苷。根据核苷酸分子中戊糖的不同，核苷酸可分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸两类。如腺苷酸--表示腺嘌呤核糖核苷酸，脱氧腺苷酸--表示腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。核苷酸的结构与命名：核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核酸两大类。最常见的核苷酸为5’-核苷酸（5’常被省略）。5’-核苷酸又可按其在5’位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。核苷酸通常使用缩写符号进行命名。第一位符号用小写字母d代表脱氧，第二位用大写字母代表碱基，第三位用大写字母代表磷酸基的数目，第四位用大写字母P代表磷酸。例如，dAMP（脱氧核糖腺嘌呤一磷酸核苷酸），AMP（核糖腺嘌呤一磷酸核苷酸）。（五）核苷酸的衍生物1、多磷酸核苷含有一个磷酸基的核苷酸称为一磷酸核苷。5′-磷酸核苷的磷酸基进—步磷酸化，可生成5′-二磷酸核苷和5′-三磷酸核苷，后两者称为多磷酸核苷。多磷酸核苷的生物学作用：四种三磷酸脱氧核苷酸(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)是合成DNA的重要原料，四种三磷酸核苷酸(ATP、GTP、CTP、UTP)是合成RNA的重要原料。ATP在生物体内化学能的储存和利用中起着重要作用，ATP、GTP、CTP、UTP则可在多种物质的合成中提供能量。2、环核苷酸此外，生物体内还存在一些特殊的环核苷酸，常见的为环一磷酸腺苷（cAMP）和环一磷酸鸟苷（cGMP），它们通常是作为激素作用的第二信使。第二节DNA的结构和功能一、DNA的分子组成DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，主要有dAMP、dGMP、dCMP、dTMP四种。DNA在碱基组成上有如下特点：[1]腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔数相等，即：A=T；[2]鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数相等，即：G=C；[3]嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即：A+G=T+C；这个规律的发现为DNA双螺旋结构模型的建立提供了重要依据。另外，DNA的碱基组成具有种属特异性，但不具有组织特异性，这一规律为确立DNA为遗传物质提供了重要依据。二、DNA的分子结构与功能DNA的结构可分为一级、二级和三级。DNA的一级结构（primarystructure）是指DNA分子中核苷酸的排列顺序；二级结构（secondarystructure）是指两条DNA单链形成的双螺旋结构；三级结构（tertiarystructure）则是指双链DNA进一步扭曲盘旋形成的超螺旋结构。（一）DNA的一级结构与功能DNA由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸所组成。组成DNA的碱基有腺嘌吟（A）、鸟嘌吟（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。在DNA的一级结构中，4种脱氧核糖核苷酸以磷酸二酯键相连，形成长链，因为链中所有的脱氧核糖和磷酸都是相同的，所以碱基顺序也就代表核苷酸顺序。核酸具有方向性，5’-位上具有自由磷酸基的末端称为5’-端，3’-位上具有自由羟基的末端称为3’-端。除RNA病毒外，大多数生物的遗传信息都以特定的核苷酸排列顺序贮存在DNA分子上。（二）DNA的二级结构与功能DNA双螺旋结构是DNA二级结构的一种重要形式，它是Watson和Crick两位科学家于1953年提出来的一种结构模型，其主要实验依据是Chargaff研究小组对DNA的化学组成进行的分析研究，即DNA分子中四种碱基的摩尔百分比为A=T、G=C、A+G=T+C（Chargaff原则），以及由Wilkins研究小组完成的DNA晶体X线衍射图谱分析。天然DNA的二级结构以B型为主，其结构特征为：①为右手双螺旋，两条链以反平行方式排列；②主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；③两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且A-T、G-C（碱基互补原则）；④螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆积力；⑤螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。(三)三级结构DNA双螺旋链的再次螺旋或扭曲就形成了DNA的三级结构。超螺旋是DNA三级结构的一种重要存在形式。（四）DNA的功能：DNA的基本功能是作为遗传信息的载体，为生物遗传信息复制以及基因信息的转录提供模板。DNA分子中具有特定生物学功能的片段称为基因（gene）。一个生物体的全部DNA序列称为基因组（genome）。基因组的大小与生物的复杂性有关。第三节、RNA的结构与功能RNA的化学结构与DNA相似，也是由4种基本的核苷酸以3'，5'一磷酸二酯键连接形成的长链。与DNA不同的是RNA中的戊糖是核糖而不是脱氧核糖，由尿嘧啶取代胸腺嘧啶。（一）RNA分子的组成和种类RNA含A、G、C、U四种基本碱基和一些稀有碱基，戊糖为D-核糖。组成RNA的基本单位为核苷酸，主要有AMP、GMP、CMP、UMP四种。RNA依其结构和功能不同可分为mRNA、rRNA和tRNA三种类型。真核细胞中还含有核内小分子RNA(snRNA)和胞质小分子RNA（scRNA）。(二)RNA的结构1、一级结构RNA的一级结构是指多核苷酸链中的核苷酸排列顺序。RNA分子为单链结构，无互补链。2、二级结构RNA的多核苷酸链可以在某些部分弯曲折叠，形成双螺旋区，此即为RNA的二级结构。双螺旋区的碱基也可按一定的规律配对，G—C之间形成氢键、A—U之间形成氢键，每个双螺旋区至少有4—6对碱基对才能保持稳定。3、三级结构tRNA的级结构在空间伸展，形成倒“L”型的三维空间立体结构即tRNA的三级结构。在倒“L”型的一端为氨基酸臂，另一端为反密码环。4、mRNA 在DNA分子转录的RNA分子中，有一类可作为蛋白质生物合成的模板，称为信使RNA(messengerRNA,mRNA)。分子中带有遗传密码。mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码（coden）。mRNA约占细胞RNA总量的1%-5%。5、tRNA在蛋白质的合成过程中转运氨基酸的RNA，叫做转运RNA(transferRNA,tRNA）。细胞内tRNA种类很多，每种氨基酸至少有一种相应的tRNA与之结合。tRNA约占总RNA的15%。tRNA的二级结构由于局部双螺旋的形成而表现为“三叶草”形，故称为“三叶草”结构，其反密码环中部的三个核苷酸组成三联体，在蛋白质生物合成中，可以用来识别mRNA上相应的密码，故称为反密码（anticoden）。6、rRNA核糖体RNA(ribosomalRNA，rRNA）是细胞内含量最丰富的RNA，约占细胞内RNA的80％以上。它们与核糖体蛋白共同构成核糖体，成为蛋白质合成的场所。7、反义RNA碱基序列正好与有义mRNA(sensemRNA)互补的RNA称为反意义或反义RNA，又称为调节RNA。这类RNA也是单链的，可与mRNA配对结合形成双链，抑制mRNA作为模板进行翻译。这是反义RNA主要的调控功能。利用此机制，人工合成一些反意义RNA来调节基因的表达（如癌基因的表达），可用于治疗疾病。第四节核酸的重要理化性质一、核酸的一般物理性质核酸具有酸性；微溶于水，在乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂中则不溶解。粘度大；能吸收紫外光，最大吸收峰为260nm。二、核酸的酶解生物体内存在多种核酸水解酶。这些酶可以催化水解多种核苷酸链中的磷酸二酯键。可以分为：以DNA为底物的DNA水解酶（DNases）和以RNA为底物的RNA水解酶（RNases）。根据作用方式又可分为两类：核酸外切酶和核酸内切酶。凡是能水解核酸的酶都称为核酸酶。凡能从多核苷酸链的末端开始水解核酸的酶称为核酸外切酶，凡能从多核苷酸链中间开始水解核酸的酶称为核酸内切酶。能识别特定的核苷酸顺序，并从特定位点水解核酸的内切酶称为限制性核酸内切酶（限制酶）。三、核酸的紫外吸收在核酸分子中，由于嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键体系，因而具有独特的紫外线吸收光谱，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作为核酸及其组分定性和定量测定的依据四、核酸的变性、复性与杂交1、核酸的变性（denaturation）与变性因素在理化因素作用下，DNA双螺旋的两条互补链松散而分开成为单链，从而导致DNA的理化性质及生物活性发生改变，这种现象称为DNA的变性。核酸的变性并不涉及磷酸二酯键的断裂，所以它的一级结构保持不变。引起DNA变性的因素主要有：①高温，②强酸强碱，③有机溶剂等。DNA变性后的性质改变：①增色效应：指DNA变性后对260nm紫外光的光吸收度增加的现象；②旋光性下降；③粘度降低；④生物功能丧失或改变。2、DNA的热变性和解链温度（Tm）用加热的方法使DNA变性叫做热变性。通常将DNA的变性达到50%时，即增色效应达到一半时的温度称为DNA的解链温度（meltingtemperature,Tm），Tm也称变性温度、熔解温度。Tm的高低与DNA分子中G+C的含量有关，G+C的含量越高，则Tm越高。一般DNA的Tm值在70-85C之间。3、核酸的复性变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为复性。将热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。但是将变性的DNA缓慢冷却时，可以复性，这一过程也叫退火（annealing）。分子量越大复性越难。浓度越大，复性越容易。4、核酸的杂交（hybridization）两条来源不同的单链核酸（DNA或RNA），只要它们有大致相同的互补碱基顺序，以退火处理即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交。核酸杂交可以是DNA-DNA，也可以是DNA-RNA杂交。核酸杂交技术已广泛应用于核酸结构及功能的研究，对遗传性疾病的诊断，对肿瘤病因学及基因 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 的研究，分子杂交技术都是重要手段。五、核酸含量的测定1、定磷法元素分析表明，RNA平均含磷量为9.4％，DNA平均含磷量为9.9％，因此可以通过测定核酸样品的含磷量计算RNA或DNA的含量。2、定糖法核酸中的戊糖在浓盐酸或浓硫酸作用下脱水生成醛类化合物，醛类化合物可与某些呈色剂缩合成有色化合物，可用比色法或分光光度法测定其溶液的吸收值。在一定浓度范围内，溶液的吸收值与核酸的含量成正比。4、核糖的测定RNA分子中的核糖可在浓盐酸作用下脱水生成糠醛，糠醛可与地衣酚缩合生成绿色的化合物。5、紫外吸收根据核酸分子中的嘌呤和嘧啶环对波长260nm左右的紫外光有最大吸收的性质，可采用紫外分光光度法测定核酸的含量。1μg／ml的DNA溶液的吸收值A260为0.020，1μg／ml的RNA溶液的吸收值A260为0.022，以此为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 可得溶液中的核酸含量。六、核酶：具有自身催化作用的RNA称为核酶（ribozyme），核酶通常具有特殊的分子结构，如锤头结构。第二章　核酸习题√一、单选题1．多核苷酸之间的连接方式是（）A．2，3　磷酸二酯键 　B．3，5　磷酸二酯键 C．2，5　磷酸二酯键 　D．糖苷键　 E．氢键2．DNA的组成单位是（）A．ATP、CTP、GTP、TTP   B．ATP、CTP、GTP、UTPC．dATP、dCTP、dGTP、dTIT  D．dATP、dCTP、dGTP、dUTPE．dAMP、dCMP、dGMP、dTMP3．关于DNA双螺旋结构模型的描述正确的是（）A．腺嘌呤的克分子数等于胞嘧啶的克分子数B．同种生物体不同组织的DNA碱基组成不同C．碱基对位于DNA双螺旋的外侧D．两股多核苷酸链通过A与T或C与G之间的糖苷键连接E．维持双螺旋结构稳定的主要因素是氢键和碱基堆积力4．DNA和RNA共有的成分是（）A．D-核糖 B．D-2-脱氧核糖 C．鸟嘌呤 D．尿嘧啶 E．胸腺嘧啶5．DNA和RNA彻底水解后的产物（）A．戊糖相同，部分碱基不同 B．碱基相同，戊糖不同C．戊糖相同，碱基不同   D．部分碱基不同，戊糖不同E．碱基相同，部分戊糖不同6．核酸具有紫外吸收能力的原因是（）A．嘌呤和嘧啶环中有共轭双键  B．嘌吟和嘧啶中有酮基C．嘌呤和嘧啶中有氨基     D．嘌呤和嘧啶连接了核糖E．嘌呤和嘧啶连接了磷酸基团7．从5到3方向看，与mRNA中的ACG密码相对应的tRNA反密码子是（）A．UGC B．TGC C．GCA D．CGU E．TCC8．通常既不见于DNA又不见于RNA的碱基是（） A．腺嘌呤  B．黄嘌呤  C．鸟嘌呤  D．胸腺嘧啶  E．尿嘧啶9．自然界游离核苷酸中的磷酸最常位于（）A．戊糖的C-2　上 　B．戊糖的C-3　上C．戊糖的C-5　上 　D．戊糖的C-2　及C-3　上E．戊糖的C-2　及C-5　上10．核苷酸中碱基(N)、戊糖(R)和磷酸(P)之间的连接关系是（）A．N-R-P B．N-P-R C．R-N-P D．P-N-R E．R-P-P-N（A）11．下列关于DNA碱基组成的叙述正确的是（）A．A与C的含量相等 　B．A+T=G+CC．生物体内DNA的碱基组成随着年龄的变化而变化D．不同生物来源的DNA碱基组成不同E．同一生物，不同组织的DNA碱基组成不同12．下列关于B型DNA双螺旋结构模型的叙述中哪一项是错误的（）A．两条链方向相反  B．两股链通过碱基之间的氢键相连C．为右手螺旋，每个螺旋为10个碱基对D．嘌呤碱和嘧啶碱位于螺旋外侧 E．螺旋的直径为2nm13．RNA主要存在于（）A．细胞质  B．细胞核  C．核仁  D．溶酶体 E．线粒体14．DNA主要存在于（）A．细胞质  B．细胞核  C．溶酶体  D．线粒体 E．叶绿体15．DNA变性时（）A．多核苷酸链解聚   B．DNA分子由超螺旋转变为双螺旋C．分子中磷酸二酯键断裂 　D．氢键破坏E．碱基与脱氧核糖间糖苷键断裂16．核酸的最大紫外光吸收值一般在哪一波长附近？（）A．200nm  B．220nm  C．240mn  D．260nm E．280nm17．DNA变性发生（）A．双螺旋→单链  B．多核苷酸链→单核苷酸C．磷酸二酯键断裂　D．碱基数增加 E．A260减小18．DNA变性时，断开的键是（）Ａ．磷酸二酯键 Ｂ．氢键 　C．糖苷键  D．肽键　E．疏水键19．DNA变性时，其理化性质发生的改变主要是（）A．溶液黏度升高   B．浮力密度降低 C．260nm处光吸收增强D．易被蛋白酶降解 　E．分子量降低20．核酸分子杂交可发生在DNA与DNA之间、DNA与RNA之间，那么对于单链DNA5-CGGTA-3，能够与其发生杂交的RNA是（）A．5-GCCAU-3  B．5-GCCUU-3  C．5-UACCG-3D．5-UAGGC-3  E．5-AUCCG-321．DNA的三级结构是指（）A．双螺旋结构 B．α-螺旋 C．超螺旋 D．无规卷曲 E．开环型结构22．tRNA的二级结构为（）A．双螺旋 B．超螺旋 C．线形结构 D．三叶草形 E．倒“L”形23．在核酸中含量恒定的元素是（）A．C  B．H  C．O  D．N  E．P24．组成核酸的基本结构单位是（）Ａ．嘌呤碱与嘧啶碱 　Ｂ．核糖与脱氧核糖 　Ｃ．核苷Ｄ．核苷酸 　Ｅ．寡核苷酸25．下列关于tRNA的叙述，错误的是（）Ａ．二级结构通常呈三叶草形 　Ｂ．三级结构通常呈倒“L”形Ｃ．有一个反密码  Ｄ．5　端为-CCA 　Ｅ．有一个TΨC环26．在下列哪种情况下，互补的两条DNA单链将会结合成双链（）A．变性 　B．退火 　C．加连接酶 　D．加聚合酶 　E．调节pH27．RNA形成局部双螺旋时，其碱基配对原则是（）A．A-T，G-C 　B．A-U，C-G 　C．A-U，G-TD．C-T，G-A 　E．C-U，A-G√二、多选题1．DNA中的共价键包括（）A．3，5　磷酸二酯键  B．糖苷键 　C．磷酸-脱氧核糖的5-OH的酯键D．磷酸-脱氧核糖的2-OH的酯键   E．肽键2．在融解温度时，双链DNA发生下列哪些变化？（）A．在260nm处的吸光度增加　 B．氢键断裂　 C．双螺旋骤然解开D．所有G-C对消失  E．两条单链重新形成双螺旋3．核酸变性后，可发生哪些效应？（）A．减色效应  B．增色效应 C．碱基暴露D．最大吸收波长发生转移  E．黏度降低4．有关DNATm值的叙述，正确的是（）A．与DNA的碱基排列顺序有直接关系 　B．与DNA链的长度有关C．在所有的真核生物中都一样　 D．与G-C对含量成正比E．与A-T对含量成正比5．下列关于核酸分子杂交的叙述，正确的有（）A．不同来源的两条单链DNA，只要碱基序列大致互补，它们即可形成杂化双链B．DNA也可与RNA杂交形成双螺旋C．DNA也可与其编码的多肽链结合形成杂交分子D．杂交技术可用于核酸的研究  E．是指抗原抗体的杂交6．DNA分子中的碱基组成为（）A．C+T=G+A B．A=T 　C．C=G D．C+G=A+T  E．C+G／A+T=17．下列关于真核生物DNA碱基的叙述正确的是（）A．只有四种碱基  B．不含U C．G-C对有3个氢键D．同一个体碱基序列相同  E．C+T/G+A=18．下列关于多核苷酸链的叙述，正确的是（）A．链的两端在结构上是不同的 B．具有方向性C．嘧啶碱与嘌呤碱总是交替重复重复D．由四种不同的单核苷酸组成 　E．是DNA和RNA的基本结构9．DNA双螺旋结构中的碱